大量生活污水、農(nóng)田排水或含氮工業(yè)廢水排入水體,使水中有機(jī)氮和各種無(wú)機(jī)氮化物含量增加,生物和微生物類(lèi)的大量繁殖,消耗水中溶解氧,使水體質(zhì)量惡化。湖泊、水庫(kù)中含有超標(biāo)的氮、磷類(lèi)物質(zhì)時(shí),造成浮游植物繁殖旺盛,出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。因此,總氮是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。

一、方法選擇

總氮測(cè)定方法通常采用過(guò)硫酸鉀氧化,使有機(jī)氮和無(wú)機(jī)氮化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}后,再以紫外法、偶氮比色法,以及離子色譜法或氣相分子吸收法進(jìn)行測(cè)定。

二、樣品保存

水樣采集后,用硫酸酸化到pH<2,在24 h內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。

三、過(guò)硫酸鉀氧化 紫外分光光度法

1.方法原理

在60 ℃以上的水溶液中,過(guò)硫酸鉀按分解生成氫離子和氧。加入氫氧化鈉用以中和氫離子,使過(guò)硫酸鉀分解完全。

在120～124℃的堿性介質(zhì)條件下,用過(guò)硫酸鉀作氧化劑,不僅可將水樣中的氨氮和亞硝酸鹽氮氧化為硝酸鹽,同時(shí)將水樣中大部分有機(jī)氮化合物氧化為硝酸鹽。而后,用紫外分光光度法分別于波長(zhǎng)220 nm與275 nm處測(cè)定其吸光度,按 A=A220-2A275?計(jì)算硝酸鹽氮的吸光度值,從而計(jì)算總氮的含量。其摩爾吸光系數(shù)為1.47×103L/(mol·cm)。

2.干擾及消除

①水樣中含有六價(jià)離子及三價(jià)鐵離子時(shí),可加入5%鹽酸羥胺溶液1~2 ml以消除其對(duì)測(cè)定的影響。

②碘離子及溴離子對(duì)測(cè)定有干擾。測(cè)定20 μg硝酸鹽氮時(shí),碘離子含量相對(duì)于總氮含量的0.2倍時(shí)無(wú)干擾;溴離子含量相對(duì)于總氮含量的3.4倍時(shí)無(wú)干擾。

③碳酸鹽及碳酸氫鹽對(duì)測(cè)定的影響,在加入一定量的鹽酸后可消除。

④硫酸鹽及氯化物對(duì)測(cè)定無(wú)影響。

3.方法的適用范圍

該法要適用于湖泊、水庫(kù)、江河水中總氮的測(cè)定。方法檢測(cè)下限為0.05 mg/L,測(cè)定上限為4 mg/L。

4.儀器

①紫外分光光度計(jì);②壓力蒸汽消毒器或民用壓力鍋,壓力為1.1～1.3 kg/cm2,相應(yīng)溫度為120～124 ℃;③25 ml具塞玻璃磨口比色管。

5.試劑

①無(wú)氨水:每升水中加入0.1 ml濃硫酸,蒸餾。收集餾出液于玻璃容器中或用新制備的去離子水。

②20%氧化鈉溶液:稱(chēng)取20 g氫氧化鈉,溶于無(wú)氨水中,稀釋至100 ml。

③堿性過(guò)硫酸鉀溶液:稱(chēng)取40 g過(guò)硫酸鉀(K2S2O8),15 g氫氧化鈉,溶于無(wú)氨水中,稀釋至1000 ml。溶液存放在聚乙烯瓶?jī)?nèi),可貯存一周。

④(1+9)鹽酸。

⑤硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)貯備液:稱(chēng)取0.7218 g經(jīng)105～110 ℃烘干4 h的優(yōu)級(jí)純硝酸鉀(KNO3)溶于無(wú)氨水中,移至1000 ml容量瓶中,定容。此溶液每毫升含100 μg硝酸鹽氮。加入2 ml三氯甲烷為保護(hù)劑,至少可穩(wěn)定6個(gè)月。

⑥硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)使用液:將貯備液用無(wú)氨水稀釋10倍而得。此溶液每毫升含10μg硝酸鹽氮。

6.步驟

(1)校準(zhǔn)曲線的繪制

①分別吸取0、0.50、1.00、2.00、3.00、5.0、7.00、8.00 ml硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)使用溶液于25 ml比色管中,用無(wú)氨水稀釋至10 ml標(biāo)線。

②加入5 ml堿性過(guò)硫酸鉀溶液,塞緊磨口塞,用紗布及紗繩裹緊管塞,以防進(jìn)濺出。

③將比色管置于壓力蒸汽消毒器中,加熱30 min,放氣使壓力指針回零。然后升溫至120～124 ℃開(kāi)始計(jì)時(shí)(或?qū)⒈壬苤糜诿裼脡毫﹀佒?加熱至頂壓閥吹氣開(kāi)始計(jì)時(shí)),使比色管在過(guò)熱水蒸氣中加熱30min。

④自然冷卻,開(kāi)閥放氣,移去外蓋,取出比色管并冷至室溫。

⑤加入(1+9)鹽酸1 ml,用無(wú)氨水稀釋至25 ml標(biāo)線。

⑥在紫外分光光度計(jì)上,以無(wú)氨水作參比,用10 mm石英比色皿分別在220 nm及275 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。用校正的吸光度繪制校準(zhǔn)曲線。

(2)樣品測(cè)定步驟

取10 ml水樣,或取適量水樣(使氮含量為20～80 μg)按校準(zhǔn)曲線繪制步驟②至⑥操作。然后按校正吸光度,在校準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)的總氮量,冉用下列公式計(jì)算總氮含量。

式中:m——從校準(zhǔn)曲線上查得的含氮量(μg);V——所取水樣體積(ml)。

7.精密度和準(zhǔn)確度

①21個(gè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)三種含總氮1.15～2.64 mg/L的統(tǒng)一樣品進(jìn)行了測(cè)定,室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.6%~2.5%,室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.9%~4.9%。

②21個(gè)實(shí)驗(yàn)室,共測(cè)定64種水樣(水庫(kù)、湖水、河水等地表水55種,井水兩種,廢水七種)。每種水樣重復(fù)測(cè)定六次。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差一般小于5%,最大為7%。平均回收率在95%～105%之間,僅兩種水樣回收率為90%。

8.注意事項(xiàng)

①參考吸光度比值 A275/220×100% 大于20%時(shí),應(yīng)予鑒別(參見(jiàn)硝酸鹽氮測(cè)定中的紫外分光光度法)。

②玻璃具塞比色管的密合性應(yīng)良好。使用壓力蒸汽消毒器時(shí),冷卻后放氣要緩慢;使用民用壓力鍋時(shí),要充分冷卻后方可揭開(kāi)鍋蓋,以免比色管塞蹦出。

③玻璃器皿可用10%鹽酸浸洗,用蒸餾水沖洗后再用無(wú)氨水沖洗。

④使用高壓蒸汽消毒器時(shí),應(yīng)定期校核壓力表;使用民用壓力鍋時(shí),應(yīng)檢查橡膠密封圈,使不致漏氣而減壓。

⑤測(cè)定懸浮物較多的水樣時(shí),在過(guò)硫酸鉀氧化后可能出現(xiàn)沉淀。遇此情況,可吸取氧化后的上清液進(jìn)行紫外分光光度法測(cè)定。